Visi iLive saturs ir medicīniski pārskatīts vai pārbaudīts, lai nodrošinātu pēc iespējas lielāku faktisko precizitāti.
Mums ir stingras iegādes vadlīnijas un tikai saikne ar cienījamiem mediju portāliem, akadēmiskām pētniecības iestādēm un, ja vien iespējams, medicīniski salīdzinošiem pārskatiem. Ņemiet vērā, ka iekavās ([1], [2] uc) esošie numuri ir klikšķi uz šīm studijām.
Ja uzskatāt, ka kāds no mūsu saturiem ir neprecīzs, novecojis vai citādi apšaubāms, lūdzu, atlasiet to un nospiediet Ctrl + Enter.
Superdatora simulācija atklāj priekškambaru fibrilācijas progresēšanas cēloņus
Pēdējā pārskatīšana: 03.08.2025
Saskaņā ar NIH datiem, priekškambaru fibrilācija (AF) ir visizplatītākais neregulārā sirds ritma veids, un laika gaitā tā var pasliktināties un kļūt pastāvīga — nopietna slimība, kas ir galvenais novēršamais išēmiskā insulta cēlonis.
Nikolae Moise, pēcdotorantūras stipendiāte Ohaio štata universitātes (OSU) Biomedicīnas inženierijas katedrā, izmanto NCSA un OSC skaitļošanas resursus, lai pētītu priekškambaru fibrilācijas ilgtermiņa progresēšanu, cerot, ka viņa darbs palīdzēs izstrādāt ārstēšanas metodes, kas var apturēt priekškambaru fibrilāciju, pirms tā kļūst par mūža stāvokli. Viņa pētījums nesen tika publicēts JACC : Klīniskā elektrofizioloģija.
Priekškambaru fibrilācija ir neregulāra sirds ritma veids, kad sirds augšējie kambari jeb priekškambari sitas nesinhroni ar apakšējiem. Tas, kas sākas kā epizodiska parādība, galu galā kļūst par pastāvīgu. Cilvēku eksperimentu veikšana ar nepieciešamo detalizāciju ir sarežģīta, tāpēc Moise modelē procesus datorā.
“Mēs izmantojam sirds elektrofizioloģijas modeļus, lai pētītu, kā īslaicīga sirds aktivitāte (milisekundes līdz sekundes) izraisa ilgtermiņa izmaiņas sirds audos (dienas, nedēļas vai mēnešus),” sacīja Moise. “Manuprāt, mūsu simulācijas ir līdz šim garākās: mēs modelējam līdz pat 24 stundām nepārtrauktas 2D elektriskās aktivitātes.”
Simulācijas ļauj pētniekiem ilgstoši uzraudzīt visus sirds darbības aspektus. Lai gan sirds var šķist relatīvi vienkārša, simulācijas veikšana šādā detalizācijas līmenī prasa daudz aprēķinu.
"Visas 2D simulācijas tika veiktas, izmantojot CUDA kodu NCSA GPU un DSP, kas bija ļoti svarīgi tik ilgu laika periodu izpētei," sacīja Moise.
“NCSA resursi, ko mēs izmantojām, ietvēra NVIDIA grafiskos procesorus, kas pieejami, izmantojot Delta. Palaižot CUDA kodu NVIDIA grafiskajos procesoros, mēs varējām paātrināt simulācijas aptuveni 250 reizes. Tā kā mūsu garākās simulācijas šajā pētījumā ilga aptuveni nedēļu, tipiskā datorā vai klēpjdatorā tās būtu prasījušas vairākus gadus.”
Moise komanda atklāja interesantu sirds funkciju priekškambaru fibrilācijas gadījumā. Palielinoties cilvēka sirdsdarbības ātrumam, sirds šūnas pielāgojas, lai uzturētu kalcija līdzsvaru. Šai apbrīnojamajai šūnu spējai ir nopietns trūkums: šīs pašas adaptācijas padara sirdi pakļautu turpmākām aritmijām. Izveidojas apburtais loks: stāvoklim turpinoties, arvien vairāk šūnu pielāgojas, lai līdzsvarotu kalciju, vēl vairāk palielinot uzņēmību pret aritmijām un galu galā izraisot pastāvīgu neregulāru sirdsdarbību.
Moise darbs parāda, kāpēc ir tik svarīgi agrīni atklāt priekškambaru fibrilāciju un ārstēt to, lai saglabātu sirds veselību.
“Mūsu pētījums koncentrējas uz visbiežāk sastopamo sirds aritmiju – priekškambaru fibrilāciju, kas ir galvenais insulta un augsta saslimstības un mirstības cēloni, izmantojot sirds elektriskās aktivitātes datorsimulācijas,” sacīja Moise. “Šis darbs ļauj mums pirmo reizi izsekot šīs slimības sākšanās un ilgtermiņa progresēšanai, kas galu galā novedīs pie labāku zāļu izstrādes, lai novērstu vai apturētu tās progresēšanu.”
Moise pētījumiem ir potenciāls ievērojami uzlabot priekškambaru fibrilācijas ārstēšanu, sniedzot ārstiem un zinātniekiem jaunu perspektīvu par mehānismiem, kas noved pie tās progresēšanas. Šī pieeja varētu iedvesmot zinātniekus, kas strādā saistītās kardioloģijas jomās un citās.
“Mēs uzskatām, ka mūsu darbs paver jaunu laika dimensiju sirds elektrofizioloģijas simulācijās, parādot, ka vienas dienas simulācijas (un pat ilgākas) ir tehniski iespējamas,” sacīja Moise. “Šo pieeju varētu piemērot dažādām slimībām, piemēram, sinusa mezgla disfunkcijai vai miokarda infarkta izraisītām aritmijām. Turklāt šis darbs tieši veicina pētījumus par priekškambaru fibrilāciju, pirmo reizi ļaujot modelēt tās ilgtermiņa progresēšanu, ko izraisa aritmiska elektriskā aktivitāte, kā arī paverot iespēju testēt terapijas, kas vērstas uz intracelulāro regulēšanas mehānismu. Visbeidzot, plašākā nozīmē mēs ceram, ka mūsu darbs iedvesmos citus pētniekus risināt bioloģiskas problēmas, kas aptver ilgāku laika periodu.”
Turpmākajos pētījumos Moise plāno pilnveidot savu simulāciju, iekļaujot tajā potenciālās ārstēšanas metodes un vēl vairāk validējot savus atklājumus ar papildu eksperimentiem. Iepriekšējais saistītais darbs tika publicēts žurnālā Biophysical Journal.